Содержание нитратной и аммонийной форм азота в почвах санатория «Сосновая роща» и обеспеченность ими растений



Целью данной статьи является анализ почв санатория «Сосновая роща» на наличие и доступность минерального кремния для растений. В ходе данной работы, с помощью проведённых опытов, была выявлена взаимосвязь между показателем pH почвы и обеспеченностью азотом растений, так же экспериментально было определено содержание нитратного и аммонийного азота и описаны некоторые факторы, влияющие на их содержание в почве. Данная статья будет полезна при разработке мер по сохранению биоразнообразия данной территории.

The purpose of this article is to analyze the soil of the sanatorium «Sosnovaya rosha» for the presence and availability of mineral silicon for plants. In the course of this work, using the conducted experiments, the relationship between the soil pH value and the plant nitrogen supply was found, the content of nitrate and ammonium nitrogen was also experimentally determined and some factors affecting their content in the soil were described. This article will be useful in the development of measures to preserve the biodiversity of the territory.

Сложно переоценить значимость азота как элемента, необходимого для развития растительности, особенно во время интенсивного земледелия. Основные его запасы находятся в газовом составе атмосферы, в молекулярной форме. Так же азот существует в составе соединений, образуя более сложные минеральные и органические формы такие как: азотная кислота, азотистое основание, аммиак и др.

Для нормального функционирования и развития растений необходимо контролировать цикл азота. В противном же случае будут наблюдаться признаки дефицита азота к числу которых относится: слабая ветвистость растений, слабое вызревание, повышенная ломкость побегов. Так же азот контролирует синтез белков и ферментов в организме растений, тем самым влияя на все процессы обмена веществ. [1]

При такой значимости азота в настоящее время стремительно возросла необходимость создания наиболее простых и точных методик его определения и изучения процессов миграции в окружающей среде. Сегодня известно, что основными запасами азота является атмосфера, но основной источник азота для растений находится в почве в органической форме. Следовательно, изучение почвы на наличие и доступность азота является наиболее полезным для повышения жизнеспособности растений. Исходя из вышеизложенного, можно считать, что тема содержания соединений азота в почвах является актуальной на сегодняшний день.

Так как по сравнению с органической формой, доля минерального азота в почве не более 3 %, а так же она является единственной формой способной усваиваться растениями [1] то ее было бы более предпочтительнее определять, считая основным показателем обеспеченности растений, чем органическую форму. Минеральный азот может находится в почве в различных ионных формах: аммония (NH₄⁺), нитрита (NO₂─) и нитрата (NO₃─). [2] Нитритная форма азота имеет свойство быстро окисляться до нитратов, [3] поэтому его определение не является целесообразным в рамках нашего исследования.

Объектом исследования в данном случае была выбрана почва рекреационной зоны, санатория «Сосновая роща» Курганской области расположенного в поселке «Искра». Основанием выбора данной местности является повышенная антропогенная нагрузка на территорию, что позволяет видеть показатели азота на территории подверженной рекреационной и туристической нагрузки.

Определение нитратной формы азота в данных почвах производилось известным методом Грандваль-Ляжу, с помощью которого можно наиболее просто и точно определить количество нитратного азота в почве. Метод основан на взаимодействии нитратов с дисульфофеноловой кислотой с образованием тринитрофенола (пикриновая кислота), который в щелочной среде даёт жёлтую окраску за счёт образования тринитрофенолята калия (или натрия в зависимости от используемой щёлочи) в количестве, эквивалентном содержанию нитратов. Интенсивность окраски определяют на фотоколориметре.

Определение аммонийного азота проводилось колориметрическим методом, основанным на взаимодействии хлорида аммония с реактивом Несслера, при котором образуется йодистый меркураммоний, окрашенный в желтый цвет. По интенсивности окраски можно судить о содержании аммонийной формы азота.

Полученные данные о содержании минеральных форм азота в почвенных образцах представлены на рис. 1

Рис. 1. Содержание нитратного и аммонийного азота в почвах снт «Сосновая роща»

Анализируя полученные данные можно сделать вывод что почвы санатория обладают недостаточным количеством определяемых форм азота. Особенно это относится к нитратной форме. Причин этому может быть несколько:

1. Нитраты обладают высокой подвижностью и как следствие могут быть вымыты из почвы.
2. Может быть замедлен сам процесс нитрификации (переход азота из аммонийной формы в нитрат). Подкисленная и щелочная почва неблагоприятна для нитрификации и способствует накоплению аммония в почве. [4]
3. Содержание нитратов напрямую зависит от плодородия почвы. Чем выше гумус в почвенном покрове, тем больше будет содержание нитратов.

Наиболее низким показателем нитратного азота обладает образец из побережья озера Горькое. Это скорее всего связано с тем, что в озере находится высокое содержание сульфатов и солей натрия. Данные элементы в повышенной концентрации будут находится и в прибрежных районах влияя на доступность азота. Например, сульфат аммония может существенно подкислять почву, замедляя процесс нитрификации. А возможное повышенное содержание цинка или алюминия выступает катализатором при поглощении растений нитратами. [4]

На основе шкалы, представленной в таблице 1, можно говорить о достаточности содержания аммонийного азота в почвах. При недостаточном количестве нитратного азота, почвы санатория обладают средним количеством аммонийного азота. Если говорить не об содержании, а именно о обеспеченности минеральными формами азота растений, то необходимо учитывать показатель Ph территории. Данные Ph представлены на рис. 2

.

Рис. 2. Показатель Ph почв снт «Сосновая роща»

Таблица 1

Шкала обеспеченности нитратной иаммонийной формами азота почв Западной Сибири (по Гамзикову, 1981)

Содержание NО3, (мг/кг)	Обеспеченность растений азотом	Содержание NH4+ (мг/кг)
<10	Очень низкая	<10
10–15	Низкая	10–20
15–20	Средняя	20–40
>20	Высокая	>40

Главным выводом из рисунка 1, наталкивающим на мысль об обеспеченности минеральной формой азота, является то, что содержание нитратной и аммонийной формы не имеет прямой односторонней зависимости друг с другом. С повышением одной формы, вторая может непропорционально повышаться или понижаться. Следовательно, необходимо учитывать и иные факторы, влияющие на обеспеченность азотом растений. Одним из них является pH среды, фактор, регулирующий интенсивность процессов миграции азота из различных форм. Так как в точках 2 и 4 наблюдается максимальная разница в показателе pH, необходимо было провести их анализ на состав растительности в территории. Было выявлено, что на Поляне Любви находились ягодные растения (черника, брусника, голубика), а у побережья озера наблюдались растения лесостепных и степных сообществ (бобовые). Так как у этих групп растений различная требовательность к содержанию азота и у них будет и различная обеспеченность этим элементом, где связующим звеном выступает в данном случае pH среды. Так растения, произрастающие преимущественно на подкисленной почве более предрасположены к питанию аммонийной формой, которая имеет свойство подкислять среду. [5]

В заключение бы хотелось отметить, что показатель pH среды не является единственным фактором влияющим на обеспеченность азотом растений. При оценке обеспеченности необходимо так же учитывать гранулометрический состав почвы, способность к аэрации, влажность, наличие токсичных элементов и т. д. Учет данных факторов позволит наиболее рационально применять минеральные удобрения для поддержания биоразнообразия и эффективно производить рекультивационные работы поврежденных территорий.

Литература:

1. Кидин В. В., Торшин С. П. Агрохимия.-Учебник МСХА им. К. А. Тимирязева. ООО «Проспект», 2015г

2. Методы биодиагностики наземных экосистем: монография / [К. Ш. Казеев, С. И. Колесников, Ю. В. Акименко, Е. В. Даденко] Южный федеральный университет. –Ростов-на-Дону: Издательство Южного федерального университета, 2016. -356с.

3. Бусев А. И. Колометрические (фотометрические) методы определения неметаллов. Издательство иностранной литературы.-Москва 1963г.-156с

4. А Шмук, Гаврилов Н. Н. Труды: Динамика режима питательных веществ в почве Пищепромиздат, 1953

5. Страсти по азоту. Азот или нитрат? [электронный источник] режим доступа: http://infoindustria.com.ua/strasti-po-azotu-ammoniy-ili-nitrat/